油气管道高后果区识别数据准备

谢 明，刘 昊，赖俊西

（1. 西南石油大学，四川 成都 610500； 2. 中国石油天然气股份有限公司 西南管道兰成渝输油分公司，四川 广元 628015；3. 中国石油化工股份有限公司 西南油气分公司川西采气厂，四川 德阳 618000）

油气管道高后果区识别数据准备

谢 明1，刘 昊2，赖俊西3

（1. 西南石油大学，四川 成都 610500； 2. 中国石油天然气股份有限公司 西南管道兰成渝输油分公司，四川 广元 628015；3. 中国石油化工股份有限公司 西南油气分公司川西采气厂，四川 德阳 618000）

高后果区（High Consequence Areas，HCAs）识别是油气管道完整性管理的首要步骤，对高后果分析所需要的数据项进行分析、整理、归类，建立数据模块，可以有针对性地进行数据采集，进而有效完成高后果区识别工作。利用马克思主义哲学思维方法：由个别到一般的思维方法，对国外典型油气管道事故进行调研分析，找出高后果事故一般特征，并对造成高后果原因进行分析，得出管道高后果区影响因素主要是环境因素和人口因素，再结合相关完整性管理规范，对油气管道高后果区识所需数据划分了数据模块，从而明确了高后果区识别的数据准备，节约了分析时间，一定程度地减少了企业识别费用。

高后果区；完整性管理；影响因素；数据模块

近年来，我国油气管道呈现了快速发展趋势，西气东输一线，西气东输二线的建设更是标志了我国管道建设进入了一个全新的时期。随着我国管道的不断建设，必将促进我国经济的快速发展。但与此同时也必然带来不少的问题，新老管道的建设和服役就是其中的主要问题。此外，我国长输管道建设方面也呈现出大口径、高压力、网络化的趋势，出现两个比较明显的延伸，即由西部人烟稀少地区向人口稠密地区延伸，由西部经济欠发达地区向经济发达地区延伸[1]。另外，我国目前管道现状表现出了新老管道交错分布，管网错综复杂的状态。因此，必须要有先进的管理理念对油气管道进行科学有效的管理。

经过多年的研究与实践，管道完整性管理已成为油气管道科学管理的有效手段。它是一种主动的预防管理，依靠数据进行决策，防范于未然。管道完整性管理的目标就是在管道管理的全部生命周期内，实现科学的判断和正确的决策，以确保管道的安全运行。

对处于高后果区内的管段进行风险评价是管道完整性管理的重要环节，因此首要步骤就是要进行管道高后果区管段的识别。一方面借鉴国外的历史上的管道事故，通过对国外典型管道失效案例进行分析，总结出高后果的一般特征，并对其产生原因进行归纳。另一方面对于国内管道情况，根据大型国企——中国石油天然气集团公司企业标准的相关规范，归纳出高后果区识别所需相关数据。最后，对高后果区识别重要影响数据采集提出建议。

1 高后果区识别重要性

根 据 国 内 相 关 规 范 ， 对 高 后 果 区 （ High Consequence Areas，HCAs）概念做了定义，即如果管道发生泄漏会严重危及公众安全和（或）造成环境较大破坏的区域[2]。美国交通部管道安全办公室（OPS）制定的规范指出[3,4]，执行管道完整性管理的首要步骤是确定和识别高后果区内的油气管段。

油气管道完整性管理包括6大环节，依次为数据采集、高后果区识别、风险评价、完整性评价、维修与维护、效能评价等6个环节，这6个环节是一个持续循环的过程[5]。图 1 为管道完整性管理的 6步环节，它形成一个闭环。

图 1 管道完整性管理的 6 步环节Fig.1 Step 6 aspects of pipeline integrity management

2 高后果区识别数据模块建立

2.1 国外典型管道失效事故举例

事故一，1994 年美国新泽西州发生了天然气管道破裂泄漏着火事故；后果：400～500 英尺高的火焰毁坏了8幢建筑；事故原因：破裂处曾发生过机械损伤，壁厚减薄。

事故二，1999 年美国华盛顿发生一起汽油管道破裂事故；后果：25 万加仑汽油流入河中并着火燃烧，导致3人死亡；事故原因：破裂是从有机械损伤处开始的。内检测曾检测出此缺陷，但未及时处理。

事故三，2004 年 7 月 30 日，比利时布鲁塞尔以南 40 km 处发生一起天然气管道爆炸着火事故；后果：造成21人伤亡；系第三方损伤引起。事故原因：损伤尺寸为长 280 mm、深 7 mm，损伤处剩余壁厚 3 mm。

由上，事故造成的高后果有人员伤亡、建筑物破坏、河流污染等；而高后果区概念中高后果的内容是指严重危及公众安全和造成环境有较大破坏。因此可以将高后果区影响因素分为两大类：人口因素和环境因素。

2.2 高后果区确定相关规程

目前为止，我国大型石油类国企中国石油天然气集团公司已推出一部相对完整的完整性管理规范，其中的《第2部分：管道高后果区识别规程》对高后果区识别做出了较为明确的说明，详见规程说明。

2.3 高后果区识别数据分析根据规范[2]高后果区识别数据项相关说明。气体管道：

（1）进行区域等级划分，即统计出管道中心线两侧各 200 m 内人口密度；

（2）当管径小于或等于 273 mm，最大允许操作压力小于等于 1.6 MPa；按下面公式计算其管道潜在影响半径[6]:

其中:d为管道外径，in; p为管道最大允许操作压力，lb/in2;r为受影响区域的半径，ft；当管径大于 711 mm，管道最大操作压力大于 6.4 MPa 时潜在影响半径按 300 m 为标准。然后一方面统计出潜在影响半径范围内特定场所Ⅰ的数据；另一方面统计出潜在影响半径范围内和管线两侧各 200 m 范围内 特定场所Ⅱ的数据。

液体管道：

（1）进行区域等级划分，即统计出管道中心线两侧各 200 m 内人口密度；

（2）管道两侧各 50 m 内特定场所Ⅰ、Ⅱ的数据；

（3）管线两侧各 50 m 内高速公路、国道、省道、铁路以及航道和高压电线等数据；

（4）管线两侧各 200 m 内人口密集区、水体以及工厂、易燃易爆仓库、军事设施、飞机场、海（河）码头、国家重点文物保护单位、国家要求的保护地区等数据。

2.4 数据模块的建立

通过对以上相关信息的了解分析，拟建图2高后果区识别数据模块。

说明：（1）管线资料数据中管道直径和最大允许操作压力与管道影响半径因素有关；

（2）区域等级划分主要考虑的是人口因素对高后果区的影响；

（3）自然环境数据主要影响的是环境因素的对高后果区的影响。

图 2 高后果区识别数据模块Fig.2 High consequence areas identification data module

3 结束语

本文通过对国内外的相关资料的调研，总结出了影响高后果区的主要因素，并将其划分为人口因素和环境因素，建立了高后果区识别数据模块。把对高后果区识别数据分为三块，即管道资料数据模块 ，区域等级划分数据模块和自然环境数据模块。通过模块的建立，使得收集数据时思路更加清晰，步骤更加简明。并还为高后果区识别数据收集节约时间，从而也能更能快速的对高后果区进行识别。

针对不同情况的长距离油气管道，建议建立高后果区识别数据库，定期更新数据库，特别是管线周围有较大的人口因素方面的改变时要及时更新数据库，并对相应的新增的高后果区管道进行风险评估，以保证管道安全运行。

［1］ 贾韶辉．GIS 技术在兰成渝输油管道高后果区分析上的应用[C]．第三届石油天然气管道安全国际会议论文集，2009．

［2］贾韶辉,等．中国石油天然气集团公司企业标准 Q/SY 1180.2《管道完整性管理规范：第二部分高后果区识别规程》[S]．中国石油天然气集团公司，2009．

［3］Department of transportation,Research and Special Programs Admini stration.49 CFR Parts 195[Docket No.RSPA-99-6355;Amendment 1 95-70] RIN 2137-AD45,Pipeline Safety:Pipeline Integrity Managem ent in High Consequence Areas(Hazardous Liquid Operators With 500 or More Miles of Pipeline)[S] ．USA,2000．

［4］Department of transportation,Research and Special Programs Admini stration ．49 CFR Parts 192[Docket No.RSPA-00-7666;Amendment 192-77] RIN 2137-AD64,Pipeline Safety:High Consequence Area s For Gas Transimission Pipelines[S] ．USA,2002．

［5］冯庆善,等．中国石油天然气集团公司企业标准 Q/SY 1180.1《管道完整性管理规范：第 1 部分总则》[S]．中国石油天然气集团公司，2009．

［6］中华人民共和国石油天然气标准 SY/T 6621-2005 《输气管道系统完整性管理》[S].2005．

Data Preparation for Identification
of High Consequence Areas of Oil And Gas Pipeline

XIE Ming1，LIU Hao2，LAI Jun-xi3
（1. Southwest Petroleum University, Sichuan Chengdu 610500，China；2. PetroChina Southwest Pipeline Company Lanzhou-Chengdu-Chongqing Oil Transmission Branch, Sichuan Guangyuan 628015，China；3. Sinopec Southwest Oil& Gas Company Western Sichuan Gas Production Plant, Sichuan Deyang 618000，China）

High consequence areas (High Consequence Areas, HCAs) identification is the first step of oil and gas pipeline integrity management. After analyzing, organizing and classifying high-consequence analysis data items, a data module is established, which can be helpful for pertinently collecting data, and at last identification of high consequence areas will be completed effectively. First, a large number of domestic and foreign oil and gas pipeline accidents are researched and analyzed to find out characteristics of high-consequence accidents, and the reasons to cause high consequence areas are analyzed, and then it’s pointed out that the main factors affecting high consequence areas are environmental factor and demographic factor. Second，combined with the relevant integrity management practices, the data module is divided, and data preparation for high consequence areas identification can be clear recognized, the analysis time can be shortened, and the identification cost can be reduced to a certain extent.

High consequence areas; Integrity management; Influencing factors; Data module

TE 832

： A文献标识码： 1671-0460（2014）07-1389-03

2014-02-24

谢明（1989-），男，四川南充人，硕士研究生，现就读于西南石油大学油气储运工程专业。E-mail：304593746@qq.com。